KR101526164B1 - Excitation device for an electric machine - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 전기적으로 여기되고 대체할 수 있는 이차 부분들을 가진 전기 머신의 여기 손실들을 최소화하는 것이다. 본 발명에 따라, 에너지의 양방향 유도 전송은 회전하는 유도성 전송 디바이스(5)에 의해 수행되어, 전력 및/또는 에너지의 양방향 전송을 위한 연관된 전자 시스템은 제공된다. 바람직하게, 유도적으로 초전도성부(10)는 제공되고 흐름은 도입된다. 고정자에 에너지를 공급하고 또한 바이폴라 전압을 인가함으로써 여기하고 회전자(10) 상에서 전력을 열로 전환하지 않고 에너지를 제거함으로써 여기 해제하는 것은 가능하다.

Figure R1020087010302

It is an object of the present invention to minimize excitation losses of an electric machine having secondary portions that can be electrically excited and replaced. In accordance with the present invention, bi-directional inductive transmission of energy is performed by a rotating inductive transmission device 5 such that an associated electronic system for bi-directional transmission of power and / or energy is provided. Preferably, the superconducting portion 10 is provided inductively and the flow is introduced. It is possible to excite the stator by energizing it and also by applying a bipolar voltage to excite it and remove the energy on the rotor 10 without converting it to heat.

Figure R1020087010302

Description

전기 머신을 위한 여기 디바이스{EXCITATION DEVICE FOR AN ELECTRIC MACHINE}[0001] EXCITATION DEVICE FOR AN ELECTRIC MACHINE [0002]

본 발명은 특허 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 전기 머신을 위한 여기 디바이스에 관한 것이다. 특히, 전기 머신은 배타적이지 않고 바람직하게 필드 권선으로서 초전도성 인덕턴스(inductance)를 사용하는 동기 머신이다.The present invention relates to an excitation device for an electric machine according to the preamble of claim 1. In particular, the electric machine is not exclusive and is preferably a synchronous machine that uses a superconducting inductance as field winding.

특히 동기 머신(SM:synchronous machine)들의 경우에서와 같이 전기적으로 여기되고 이동되는 이차부(회전자)를 가진 전기 머신들에서, 여기 손실들은 고온 초전도성(HTS:high-temperature superconducting) 권선으로서 여기자 권선을 구현함으로써 바람직하게 최소로 감소될 수 있다. 그러나, 이런 목적을 위하여, 80K 미만의 온도, 즉 적어도 액체 질소 온도 범위로 초전도체를 냉각하는 것이 필요하다.In electromechanical machines with secondary parts (rotors) that are electrically excited and moved, in particular in the case of synchronous machines (SM), excitation losses are caused by exciton windings as high-temperature superconducting (HTS) Lt; RTI ID = 0.0 > least < / RTI > For this purpose, however, it is necessary to cool the superconductor to a temperature below 80 K, i.e. at least in the liquid nitrogen temperature range.

초전도체들을 사용하는 설계의 경우, 기계적 접촉부들을 통한 임의의 열의 입력은 가능한 한 방지되어야 한다. 집전 고리들 또는 등등 같은 기계적 접촉부들은 요구되는 유지 관리 때문에 포함되고 게다가 마모되기 쉽다. 이런 이유로, 여기 전력, 모니터링(monitoring) 및 조절 정보는 바람직하게 비접촉 방식, 즉 유도적으로 회전자에 전송된다. 머신의 동작 동안, 머신의 전계 권선이 자기 소거될 때 여기 해제(de-excitation) 에너지(energy)를 열로 전환하는 것이 필요하다.For designs using superconductors, the input of any heat through the mechanical contacts should be avoided as much as possible. Mechanical contacts such as loop rings or the like are included because of the required maintenance and are also susceptible to wear. For this reason, excitation power, monitoring and regulation information is preferably transmitted in a non-contact manner, i.e., inductively to the rotor. During operation of the machine, it is necessary to convert de-excitation energy into heat when the machine's field winding is self-erasing.

초전도성 권선을 위한 알려진 여기 디바이스들은 바람직하게 비접촉 에너지 전송 경로, 고정 제어 및 조절 유니트(unit)에 대한 비접촉 제어 또는 조절 신호 전송 경로, 및 전압 및 프리휠링(freewheeling) 회로에 전압을 인가하기 위한 작동기를 포함한다. 이 경우, 트랜스포머는 특히 유도적으로 기능한다.Known excitation devices for superconducting windings preferably include a contactless energy transfer path, a contactless control or regulation signal transmission path to a fixed control and regulation unit, and an actuator for applying voltage to voltage and freewheeling circuits . In this case, the transformer functions inductively.

EP 1 247, 324 B1은 단일 방향 유도성 에너지 전송을 제안하고, 링(ring) 권선들 및 축 플럭스(flux) 유도부를 가진 두 개의 포트 타입(pot-type) 코어(core)들을 포함하는 "회전하는 트랜스포머(transformer)"는 유도성 동작 수단으로서 제공된다. 이 경우, 포트 타입 코어들은 공통 축을 중심으로 서로를 향하여 움직일 수 있다.EP 1 247,324 B1 proposes a unidirectional inductive energy transfer and proposes a "rotation" system comprising two pot-type cores with ring windings and axial flux induction, Quot; transformer "is provided as an inductive operating means. In this case, the port type cores can move toward each other about the common axis.

유도적으로 기능하는 동작 수단은 논문 : Albert Esser: "Beruehrungslose, kombinierte Energie- und Informationsuebertragung fuer bewegliche Systeme"[모바일 시스템(mobile system)들을 위한 비접촉 결합 에너지 및 정보 전송] ISBN 3-86073-046-0; ISEA, RWTH Aachen 1992에 상세히 기술된다. 상기 논문은 로봇(robot) 접합부들에서 비접촉 양방향 에너지 및 데이터 전송을 목적으로 한다.Inductively-functioning means of action are described in Albert Esser: "Beruehrungslose, kombinierte Energie- und Informationsuebertragung fuer bewegliche Systeme" [Non-Contact Binding Energy and Information Transmission for Mobile Systems] ISBN 3-86073-046-0; ISEA, RWTH Aachen 1992. This paper aims at non-contact bidirectional energy and data transmission in robot joints.

DE 41 33 001 A1은 에너지 및 데이터 양쪽의 전송을 위하여 "광전기 전송"을 추가로 개시하였다. 에너지 전송이 결함이 있는 전력 밀도를 가지는 동안, 데이터는 결함들에 대해 영향을 받지 않고 잠재성이 없는 방식으로 전송될 수 있다. 상기 시스템들은 상업적으로 이용할 수 있다. 초전도성 권선을 여기하기 위한 단일 방향 에너지 전송은 여기 해제를 위한 냉각된 회전자 상에 패시브(passive) 저항기를 요구하고, 상기 저항기는 여기 에너지를 열로 전환하고, 그 다음 방산될 필요가 있다. 열의 입력 및 패시브적으로(passively) 기하급수적으로 감소하는 여기 모두는 이 경우 바람직하지 않다.DE 41 33 001 A1 further discloses "photoelectric transmission" for transmission of both energy and data. While the energy transfer has a defective power density, the data can be transmitted in a manner that is unaffected and potentially insensitive to defects. These systems are commercially available. Unidirectional energy transfer for exciting superconducting windings requires a passive resistor on the cooled rotor for excitation, which transforms the excitation energy into heat and then needs to be dissipated. Both the input of the column and the exponentially decreasing passively are undesirable in this case.

후자의 종래 기술의 배경에 대하여, 본 발명의 목적은 전기 머신들에 사용될 수 있는 권선용 개선된 여기 디바이스를 제공하는 것이다.With respect to the latter background of the prior art, it is an object of the present invention to provide an improved excitation device for windings that can be used in electric machines.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 특징부들에 의해 달성된다. 바람직한 개선들은 종속항들의 주제이다.This object is achieved by the features of claim 1 according to the invention. The preferred improvements are the subject of the dependent claims.

본 발명은 특히 초전도성 필드 권선을 가진 동기 머신에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 비초전도성 권선에 적당하다.The present invention relates in particular to a synchronous machine with superconducting field windings. However, the present invention is suitable for non-superconducting windings.

본 발명에서, 회전하는 유도성 트랜스포머를 통한 양방향 에너지 전송은 특히 구현된다. 이 경우 유도성 트랜스포머는 바람직하게 포트 타입 코어들 및 회전자 상의 적당한 전압 작동기를 포함한다.In the present invention, bidirectional energy transfer through a rotating inductive transformer is particularly embodied. In this case, the inductive transformer preferably comprises port type cores and a suitable voltage actuator on the rotor.

본 발명에 따른 여기 디바이스에서, 특히 초전도성 인덕턴스는 직접 전원 공급될 수 있다. 바람직하게, 이 경우 바이폴라 전압은 초전도성 인덕턴스에 인가될 수 있다. 만약 이 전압이 일정한 절대값을 가지면, 초전도성 인덕턴스는 대응하는 방식으로 선형적으로 여기되거나 여기 해제될 수 있다.In the excitation device according to the invention, in particular superconducting inductance can be directly powered. Preferably, the bipolar voltage in this case can be applied to the superconducting inductance. If this voltage has a constant absolute value, the superconducting inductance can be linearly excited or excited in a corresponding manner.

본 발명의 환경에서, 제어 전자장치들 및 가능하면 다른 전기 디바이스들에 전력 제공은 동기 시스템 전압 결함을 가진 피드백의 경우에 초전도성 인덕턴스로부터 일시적으로 가능하다. 그러므로 독립된 중단없는 전력 공급부(UPS:uninterrupted power supply)는 바람직하게 필수적이지 않다. 게다가, 자기소거 동안 냉각 시스템에서 바람직하지 않은 열의 입력은 여기 에너지의 피드백에 의해 방지될 수 있다.In the context of the present invention, provision of power to control electronics and possibly other electrical devices is temporarily possible from superconducting inductance in the case of feedback with synchronous system voltage faults. Therefore, an independent uninterrupted power supply (UPS) is preferably not necessary. In addition, the input of undesired heat in the cooling system during magnetic erase can be prevented by feedback of the excitation energy.

본 발명에서, 회전하는 트랜스포머는 감소된 용량의 사용으로 인해 필수적으로 별 모양 접속 방식으로 동작될 필요가 없다. 특정 환경들의 중간 주파수, 만약 가능하다면 공진 주파수에서의 전송은 유도성 트랜스포머의 우수한 전력 밀도를 위하여 추천되고, 그 결과 구성요소들은 작다. In the present invention, a rotating transformer need not necessarily operate in a star-shaped manner due to the use of a reduced capacity. Transmissions at intermediate frequencies, and possibly resonant frequencies, in certain environments are recommended for good power density of the inductive transformer, and as a result, the components are small.

그러므로 전체적으로, 본 발명은 전기 동기 머신을 위한 초전도성 필드 코일들에서 액티브 여기 및 여기 소거를 가능하게 한다. 이 경우, 냉각 시스템 쪽으로 열의 입력은 증가되지 않는다. 게다가, 시스템 전압 결함의 경우 UPS 기능은 발생한다.Overall, therefore, the present invention enables active excitation and excitation in superconducting field coils for an electric synchronous machine. In this case, the input of heat towards the cooling system is not increased. In addition, the UPS function occurs in the event of a system voltage fault.

본 발명의 추가 상세한 설명들 및 장점들은 특허 청구항들과 관련하여 도면을 참조한 예시적인 실시예에 관련하여 하기 도면의 설명으로부터 알 수 있다. Further details and advantages of the present invention can be seen from the description of the following drawings in connection with exemplary embodiments with reference to the drawings in conjunction with the patent claims.

도 1은 특히 초전도성 코일의 양방향 여기 및 여기 해제를 위한 디바이스의 회로에 관한 설계를 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a design for a circuit of a device for bidirectional excitation and excitation of a superconducting coil in particular.

도 1에서, 회로는 세부적으로, 전압 소스(source)로서 시스템 단자(1), 접속된 인버터(inverter)(3)를 가진 정류기를 포함하는 다운스트림 컨버터(downstream converter)(2) 및 연결된 전자 부품들을 포함한다. 비접촉 트랜스포머로서 등가 회로도가 확대된 도면(A)으로 도시된 유도성 트랜스포머(5)가 제공된 회로를 도시한다.
이차측에서, 인덕턴스를 위한 전압 입력 또는 설정을 가진 여기 회로(6)는 트랜스포머(5)에 접속된다. 인덕턴스는 초전도성 재료, 특히 비교적 높은 임계 온도를 가진 고온 초전도성(HTS) 재료로 만들어진 코일로 형성된다.1, the circuit comprises in detail: a system converter 1 as a voltage source, a downstream converter 2 comprising a rectifier with a connected inverter 3, . Fig. 2 shows a circuit provided with an inductive transformer 5 shown in Fig. 1 (A) in which an equivalent circuit diagram as a non-contact transformer is enlarged.
On the secondary side, an excitation circuit 6 with a voltage input or setting for inductance is connected to the transformer 5. The inductance is formed of a superconducting material, especially a coil made of a high temperature superconducting (HTS) material with a relatively high critical temperature.

도면에서, 인덕턴스 값(LSC)을 가진 초전도성 코일은 전체적으로 10으로 표 시된다. 프리휠링 회로(11)는 초전도성 코일(10)과 병렬로 접속된다.In the figure, the superconducting coil with an inductance value (L SC ) is indicated as 10 in total. The freewheeling circuit 11 is connected in parallel with the superconducting coil 10.

프리휠링 회로(11)는 초전도성 권선(10) 바로 근처에 배열되고, 사양에 따라 낮은 저항 값을 가진다. 유니폴라(unipolar) 필드 전류의 경우 초전도성 권선(10)에 바이폴라(bipolar) 전압을 제공하기 위한 외부 작동기(7)는 여기 필드의 동적 동작에 필수적이다. 자기 소거 동안, 만약 전력 결함이 여기 디바이스의 일차측에서 발생하면, HTS 권선(10)은 여기 전력이 일차측으로 방산될 필요가 없기 때문에 프리휠링 회로(11)에 접속될 필요가 있다. 그렇지 않으면, 머신의 고정자상 전기 전력은 열로 전환될 필요가 있다.The freewheeling circuit 11 is arranged immediately adjacent to the superconducting winding 10 and has a low resistance value according to the specifications. In the case of a unipolar field current, an external actuator 7 for providing a bipolar voltage to the superconducting winding 10 is essential for the dynamic operation of the excitation field. During magnetic demagnetization, if a power fault occurs on the primary side of the excitation device, the HTS winding 10 needs to be connected to the freewheeling circuit 11 since the excitation power need not be dissipated to the primary side. Otherwise, the stator phase electrical power of the machine needs to be converted to heat.

여기서 기술된 여기 디바이스의 특정 설계는 도면에 도시된 바와 같이 표준 디자인(design)들로 제공되고 특정 참조가 이루어진 각각의 구성요소들의 결합에 의해 제공된다. 따라서, 양방향 전력 및 에너지 전송을 위한 유니트 및 코일(10)의 초전도성 인덕턴스상에 가해지는 바이폴라 전압이 정의된다.The specific design of the excitation device described herein is provided by standard designs as shown in the drawings and is provided by a combination of the respective components for which a specific reference has been made. Thus, the bipolar voltage applied on the superconducting inductance of the unit and coil 10 for bidirectional power and energy transfer is defined.

3상 정상 상태 시스템 단자는 표준 정류기에 의해 중간 회로 캐패시턴스(C1) 상 DC 전압을 이용하게 한다. 미리 결정할 수 있는 양방향 전력 흐름은 초전도성 인덕턴스로부터 다시 공급될 수 있는 에너지를 전환하기 위하여 브레이킹 쵸퍼(braking chopper)를 가진 간단한 선 정류 다이오드 브리지(line-commutated diode bridge) 또는 자기 정류 전압 인가 정류기를 요구한다. 첫째, 시스템 단자로부터 초전도성 인덕턴스로 전력 흐름은 도시된다(좌측에서 우측으로).The three-phase steady state system terminal allows the DC voltage on the intermediate circuit capacitance (C1) to be used by a standard rectifier. The predetermined bidirectional power flow requires a simple line-commutated diode bridge or a self-commutated voltage-operated rectifier with a braking chopper to convert the energy that can be supplied back from the superconducting inductance . First, the power flow from the system terminal to the superconducting inductance is shown (left to right).

인버터(3) 및 전송 경로는 전압 인가 컨버터들이다. 인버터(예컨대, IGBT들 S1x, D1x)는 DC 전압을 중간 주파수(fS)를 가진 방형파 전압으로 전환한다. 정류기(S2x, 이 경우 고유 프리휠링 다이오드들을 가진 MOSFET들)는 DC 전압 캐피시터(C2) 상에서 기능한다. 이차측 상에 MOSFET들의 사용은 바람직하게 비교적 낮은 전압(U2)의 경우 적당하다.The inverter 3 and the transmission path are voltage-applied converters. The inverters (e.g., IGBTs S1x, D1x) convert the DC voltage to a square wave voltage having an intermediate frequency (f S ). A rectifier S2x, in this case MOSFETs with unique freewheeling diodes, operates on the DC voltage capacitor C2. The use of MOSFETs on the secondary side is preferably suitable for a relatively low voltage U2.

도 1에 도시된 실시예에서, 다음 공진 캐패시턴스들(C1r 및 C2r)이 제공된다:In the embodiment shown in Figure 1, the following resonant capacitances C1r and C2r are provided:

Figure 112011070620113-pct00001
(1)
Figure 112011070620113-pct00001
(One)

Figure 112011070620113-pct00002
(2)
Figure 112011070620113-pct00002
(2)

AC 중간 회로의 사인파(sinusoidal) 전류가 발생하고, 부유(stray) 인덕턴스들(Lσx) 양단 유도성 전압 강하가 보상된다. 공진 캐패시턴스는 또한 한쪽 측면에만 인가될 수 있고, 그 결과 다음은 방정식(1)에 대해 참이다:The sinusoidal current of the AC intermediate circuit is generated and the inductive voltage drop across the stray inductances (L x ) is compensated. The resonant capacitance can also be applied to only one side, so that the following is true for equation (1): < EMI ID =

Figure 112011070620113-pct00003
(1a)
Figure 112011070620113-pct00003
(1a)

트랜스포머 권선들 양단 및 전력 반도체들상 IR 강하들을 가진 C2 양단 전압

Figure 112015017507965-pct00004
은 이차측상 변환 비율을 사용하여 계산된 전압(UC1)보다 훨씬 적지 않다. 그러나 발생한 손실들은 캐패시턴스(C2) 상에서 갑작스러운 로드(load) 변화들이 발생하는 경우 시스템을 감쇠하기 위하여 사용된다. C2 cross-section voltage with IR drops across transformer windings and power semiconductors
Figure 112015017507965-pct00004
Is not much less than the voltage (U C1 ) calculated using the secondary side conversion ratio. However, the losses incurred are used to attenuate the system if sudden load changes occur on capacitance C2.

올바른 감쇠 측면에서 적당한 캐패시턴스(capacitance)(C2)의 선택은 시작부에서 인용된 논문에 설명된다. 각각의 정류기는 항상 패시브(passive)이고, 대응하는 전력 스위치들(IGBT들 또는 다이오드들)은 추후 제어기에 의해 대응하여 턴 오프(turnoff)된다.The selection of an appropriate capacitance (C2) in terms of the proper attenuation is described in the paper cited at the beginning. Each rectifier is always passive and the corresponding power switches (IGBTs or diodes) are subsequently turned off by the controller accordingly.

정류기에서, 다이오드들은 전류를 도통시키고 자연적으로 정류된다. 인버터는 IGBT들을 영의 전류로 스위칭하고 하드 오프(hard off) 한다. 그러나, 단지 낮은 델타 파 자화 전류는 다이오드들로 전환될 필요가 있다. In a rectifier, the diodes conduct current and are naturally rectified. The inverter switches the IGBTs to zero current and hard off. However, only the low delta demagnetization current needs to be converted into diodes.

역방향의 전력 흐름에 의해, 정류기들 및 인버터들은 임무들을 교환한다. 상위 정상 상태 시퀀스 제어기는 ULSC를 제어하기 위하여 필드 전류 및 회전하는 전압 작동기의 여기 또는 여기 해제 또는 프리휠링을 제어한다.By the reverse power flow, the rectifiers and inverters exchange their duties. The upper steady state sequence controller controls excitation or excitation or free wheeling of the field current and the rotating voltage actuator to control U LSC .

다이오드들(Dr1)을 가진 S5-S7 및 S7의 바디 다이오드(Dfr)는 전압 작동기로서 작동한다. 만약 S5 및 S6가 스위치 온 상태에 있고 S7이 스위치 오프 상태에 있으면, HTS 권선은 전압(-UC2)에 의해 여기된다. 만약 S5가 스위치 오프되면, 다이오드(Dfr)은 프리휠링 전류를 취한다. 순방향 전압은 제어 특성의 제 3 사분면에서 스위칭 온되는 MOSFET(S7)에 의해 감소되고 그러므로 실질적으로 프리휠링 전류를 취한다. 만약 S6가 스위치 오프되면, 전압(-UC2)은 LSC에서 제공된다. 그러므로 HTS 권선(10)은 여기 해제된다.The body diodes Dfr of S5-S7 and S7 with diodes Dr1 act as voltage actuators. If S5 and S6 are in the switched on state and S7 is in the switched off state, the HTS winding is excited by the voltage (-U C2 ). If S5 is switched off, the diode Dfr takes a freewheeling current. The forward voltage is reduced by the MOSFET S7 which is switched on in the third quadrant of the control characteristic and therefore takes substantially the freewheeling current. If S6 is switched off, the voltage (-U C2 ) is provided at L SC . HTS winding 10 is therefore excited.

HTS 인덕턴스의 여기 및 여기 해제 동안 비접촉 에너지 전송이 똑같이 대응 전력 흐름을 허용하는 것은 필수적이고, 상기 대응 전력 흐름은 전력 전자 부품들을 가진 시퀀스 제어기에 의해 보장된다. 만약 필드 전류가 특정 목표된 값에 도달하면, 프리휠링 회로로 스위칭은 상기 값이 특정 제한치 아래로 떨어지고 재충전 이 여기 상태에서 다시 발생할 필요가 있을 때까지 발생한다. It is essential that the non-contact energy transfer during excitation and de-excitation of the HTS inductance likewise allow corresponding power flow, and the corresponding power flow is ensured by the sequence controller with power electronic components. If the field current reaches a certain desired value, switching to the freewheeling circuit occurs until the value falls below a certain limit and recharging needs to occur again in the excited state.

기술된 디바이스는 특히 큰 회전하는 HTS 인덕턴스에 전력을 공급하는데 적당하고, 상기 인덕턴스의 자화 전류는 낮은 조절/제어력에 의해 정상 상태 방식으로 제어된다. 특히, 시퀀스 제어기는 전력 흐름 방향을 알고 있고, 그 결과 인버터 및 정류기의 동기화는 처음에 언급된 종래 기술에서처럼 요구되지 않는다. 각각의 정류기는 항상 패시브이고, 대응 전력 스위치들(IGBT들 또는 다이오드들)은 시퀀스 제어기에 의해 대응하여 턴오프된다.The described device is particularly suitable for powering a large rotating HTS inductance and the magnetizing current of the inductance is controlled in a steady state manner by a low regulation / control force. In particular, the sequence controller knows the power flow direction, and as a result, the synchronization of the inverter and rectifier is not required as in the prior art mentioned earlier. Each rectifier is always passive and the corresponding power switches (IGBTs or diodes) are correspondingly turned off by the sequence controller.

만약 시스템 전압이 여기 해제 과정 동안 공급되지 못하면, 전력이 브레이킹 쵸퍼들 없이 출력될 수 없고 시스템측 컨버터상 중간 회로 전압이 위험하게 높은 값들을 가질 수 있기 때문에, 프리휠링 회로로 변환할 필요가 있다. 대응하여 시스템 결함의 경우 시퀀스 제어기는 작동하지 않아야 한다. 필요할 수 있는 HTS 권선으로부터의 전압(UC1)의 재충전은 충분한 공급 전압을 보장한다. HTS 권선의 에너지 내용에 따라, 다른 성분들은 시스템 결함(UPS)의 경우 제어된 방식으로 이들 성분들을 분리하기 위하여 UC1으로부터 공급될 수 있다. If the system voltage is not supplied during the excitation deactivation process, the power needs to be converted to a freewheeling circuit because the power can not be output without breaking choppers and the intermediate circuit voltage on the system side converter can have dangerously high values. In case of a system fault, the sequence controller shall not operate. The recharging of the voltage (U C1 ) from the HTS windings which may be necessary ensures a sufficient supply voltage. Depending on the energy content of the HTS windings, other components may be supplied from U C1 to isolate these components in a controlled manner for system faults (UPS).

광학, 유도성 또는 용량성 시스템들은 이차 컨버터들의 필드 전류 측정 값 및 제어 정보의 비접촉 데이터 전송을 위하여 사용될 수 있다. 목표된 회로의 특정 장점은 여기 및 여기 해제가 기술된 회로들에서 제어된 방식으로 발생한다는 사실이다. 그러므로 독립된 에너지 소스는 여기 해제를 위하여 요구되지 않는다.Optical, inductive or capacitive systems can be used for contactless data transfer of control currents and field current measurements of secondary converters. A particular advantage of the targeted circuit is the fact that excitation and de-excitation occur in a controlled manner in the described circuits. Independent energy sources are therefore not required for excitation.

Claims (9)

고정자 및 필드 권선(field winding)을 가진 회전자를 포함하는 전기 머신(electric machine)들을 위한 여기 디바이스(excitation device)로서,An excitation device for electric machines comprising a rotor with a stator and a field winding, 권선(10)에 대한 유도성 에너지 전송은 유도성 트랜스포머(transformer)(5)를 통하여 발생하고, 전력 또는 에너지(energy)의 양방향 전송을 위하여 설계되는 연관된 전력 전자장치들(electronics)이 제공되며,The inductive energy transfer to the winding 10 occurs via an inductive transformer 5 and is provided with associated power electronics designed for bi-directional transmission of power or energy, 상기 회전자 상의 필드 권선은 초전도성 인덕턴스(inductance)(10)이고,The field winding on the rotor is a superconducting inductance (10) 상기 전기 머신은 동기 머신이며, 그리고The electric machine is a synchronous machine, and 시스템(system) 전압 결함의 경우에 상기 연관된 전력 전자장치들은 상기 초전도성 인덕턴스(10)로부터 전력을 공급받는, In the event of a system voltage fault, the associated power electronic devices are powered by the superconducting inductance 10, 전기 머신들을 위한 여기 디바이스.Excitation device for electric machines. 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 유도성 트랜스포머(5)는 두 개의 포트 타입 코어(pot-type core)들 및 상기 회전자 상의 권선(10)을 위한 전압 작동기(7)를 포함하는,The inductive transformer (5) comprises two pot-type cores and a voltage actuator (7) for the windings (10) on the rotor. 전기 머신들을 위한 여기 디바이스.Excitation device for electric machines. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 초전도성 인덕턴스(10)는 고온 초전도성(HTS:high-temperature superconducting) 재료로 만들어진 권선을 포함하는,The superconducting inductance 10 comprises a winding made of a high-temperature superconducting (HTS) material, 전기 머신들을 위한 여기 디바이스.Excitation device for electric machines. 제 2 항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 전압 작동기(7)는 상기 초전도성 인덕턴스(10)에 직접 전원을 공급하는,The voltage actuator (7) directs the superconducting inductance (10) 전기 머신들을 위한 여기 디바이스.Excitation device for electric machines. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 1 or 4, 바이폴라(bipolar) 전압(ULSC)이 상기 초전도성 인덕턴스(10) 상에 인가될 수 있는, A bipolar voltage U LSC can be applied on the superconducting inductance 10, 전기 머신들을 위한 여기 디바이스.Excitation device for electric machines. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 추가의 전기 디바이스들이 상기 초전도성 인덕턴스(10)로부터 전원을 공급받을 수 있는,Additional electrical devices may be powered from the superconducting inductance 10, 전기 머신들을 위한 여기 디바이스.Excitation device for electric machines. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 3. The method according to claim 1 or 2, 상기 전송은 상기 유도성 트랜스포머(5)의 목적하는(desired) 전력 밀도를 위하여 중간 주파수에서, 공진 조절로 발생하는,Wherein said transmission occurs at an intermediate frequency for resonance control for the desired power density of said inductive transformer (5) 전기 머신들을 위한 여기 디바이스. Excitation device for electric machines.
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